電導(dǎo)率監(jiān)測對排水管理的應(yīng)用與局限—智慧排水之亂彈(126)
小編按:電導(dǎo)率在線監(jiān)測在排水管網(wǎng)管理中到底有啥用?我們一定要實(shí)事求是地去開展,明確其價值及局限,既不能保守否定拒絕,也不能盲目擴(kuò)大價值。且看清環(huán)小伙伴們的經(jīng)驗(yàn)積累,供大家參考。
通過電導(dǎo)率指標(biāo)的連續(xù)穩(wěn)定監(jiān)測,可以定性反映管道中的水質(zhì)情況,特別是反映水質(zhì)突變。一般而言,正常生活污水的電導(dǎo)率較高,在1000-2000μs/cm之間,雨水徑流電導(dǎo)率相對較低,一般位于100~500μs/cm之間。以上圖為例,旱天 (藍(lán)色方框)內(nèi)電導(dǎo)率數(shù)值穩(wěn)定在800μs/cm左右,低于正常污水范圍,說明該管道可能存在外水入侵的情況。紅框?yàn)榻涤陼r的電導(dǎo)率數(shù)值,電導(dǎo)率在降雨后顯著降低,說明該污水管上游存在雨水入流。在降雨結(jié)束后2日內(nèi),電導(dǎo)率數(shù)值緩緩回升?梢姡妼(dǎo)率在線監(jiān)測能夠直觀地呈現(xiàn)污水管道水質(zhì)的動態(tài)變化過程,反映趨勢變化。
對于工業(yè)園區(qū)等需要重點(diǎn)監(jiān)控排污水質(zhì)的區(qū)域,利用電導(dǎo)率指標(biāo)性價比高、清淤維護(hù)需求相對低、穩(wěn)定在線、對水質(zhì)突變敏感的特征,可用于監(jiān)管和識別超標(biāo)污水排放事件,追溯超標(biāo)污水排放源頭。下圖為某排水地塊的電導(dǎo)率在線監(jiān)測數(shù)據(jù),正常時段該電導(dǎo)率數(shù)值穩(wěn)定在2000μs/cm左右,屬于正常范圍。而在紅框范圍內(nèi),電導(dǎo)率指標(biāo)顯著突變,峰值達(dá)到上萬,表明該地塊上游有高濃度的污水排入,可能發(fā)生了超標(biāo)污水排放事件。電導(dǎo)率在線監(jiān)測結(jié)合預(yù)警報警系統(tǒng),可對重點(diǎn)地塊和排水戶的出水水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)異常時立即報警,提醒相關(guān)運(yùn)營管理人員及時排查與問責(zé)處理。
通過電導(dǎo)率指標(biāo)的分區(qū)在線監(jiān)測,還可以判斷各片區(qū)的雨污混接情況,評估雨污分流改造效果。下圖展示了3個不同類型片區(qū)的末端污水管出水監(jiān)測,其中施工區(qū)存在雨污混接情況,且因降雨沖刷施工路面帶來較大的污染負(fù)荷,使得降雨初期電導(dǎo)率升高,在降雨過程中逐漸下降,存在初雨效應(yīng)。商業(yè)區(qū)同樣監(jiān)測到雨污混接情況,但不存在初雨效應(yīng),電導(dǎo)率在降雨過程中下降,降雨結(jié)束后逐漸恢復(fù)。第三組數(shù)據(jù)顯示的是已經(jīng)完成雨污分流改造的新小區(qū),可以看到電導(dǎo)率指標(biāo)在降雨過程中未有明顯變化,說明改造效果較好。
電導(dǎo)率可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定在線監(jiān)測,并能夠反映水質(zhì)變化趨勢,但應(yīng)注意其結(jié)果主要用于定性分析。如在上述案例中,電導(dǎo)率監(jiān)測能夠通過水質(zhì)突變反映出超標(biāo)偷排或雨污混接事件,但無法進(jìn)一步測算超標(biāo)排放水量或雨水混接水量,無法進(jìn)一步評估其定量影響程度,定量分析仍需要同步進(jìn)行流量監(jiān)測。
另一方面,電導(dǎo)率指標(biāo)直接反映的是導(dǎo)電性,屬于非線性指標(biāo),且該指標(biāo)與水中的多種離子濃度及其導(dǎo)電率相關(guān)(下圖為簡化公式),因此不能對該指標(biāo)進(jìn)行直接的污染負(fù)荷分析或物理守恒分析,也不能直接用于上下游不同點(diǎn)位之間的關(guān)聯(lián)定量分析,僅可用于同一點(diǎn)位或污水組分構(gòu)成相似的不同點(diǎn)位、在不同時間段的變化趨勢分析。
電導(dǎo)率指標(biāo)能夠反映管網(wǎng)中雨污水的水質(zhì)整體情況,或者說導(dǎo)電離子的變化情況,但不能簡單認(rèn)為該指標(biāo)可以代替其他水質(zhì)指標(biāo)(如有機(jī)物或氮磷等)。某項(xiàng)目中,我們在75處不同管段采集了200多組污水水樣,化驗(yàn)并分析了電導(dǎo)率、COD和TN指標(biāo)之間的相關(guān)性分析。結(jié)果表明,在該區(qū)域,整體上電導(dǎo)率與COD或TN的相關(guān)性不強(qiáng),相關(guān)系數(shù)在0.5左右。而對于單個管段而言,指標(biāo)之間的相關(guān)性取決于水中的組分是否相對穩(wěn)定。對于污染物組分相對穩(wěn)定的點(diǎn)位(如63號點(diǎn)位),可以看到3個指標(biāo)從凌晨到晚上的變化趨勢較為一致,而對于污染物組分不穩(wěn)定的點(diǎn)位(如38號點(diǎn)位),3個指標(biāo)的變化情況則完全不同。因此,電導(dǎo)率與其他水質(zhì)指標(biāo)是否具有相關(guān)性,能否通過電導(dǎo)率直接推算其他指標(biāo)這一問題沒有普適性的結(jié)論,指標(biāo)之間也不存在統(tǒng)一的轉(zhuǎn)化公式。如果項(xiàng)目關(guān)注有機(jī)物或氮磷等污染情況,仍需要單獨(dú)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。所以,在污染物組分通常不穩(wěn)定的排水管網(wǎng)中,要建立這種所謂使用簡單信號計(jì)算復(fù)雜數(shù)據(jù)的軟測量方法,一定要充分考慮方法的有效性和匹配性,已經(jīng)是否在原理層面站得住腳,不能拿個別點(diǎn)的規(guī)律推廣到其他區(qū)域。
綜上所述,電導(dǎo)率可以在排水管道中實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定的在線監(jiān)測,能夠定性反映水質(zhì)變化趨勢、識別水質(zhì)規(guī)律突變,但不能支持深入的量化分析,且不能直接代表有機(jī)物或氮磷等其他指標(biāo)的情況。在應(yīng)用過程中,應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求選擇相匹配的指標(biāo)組合方式,既不否認(rèn),也不夸大電導(dǎo)率在線監(jiān)測的價值。【實(shí)事求是!】